制御装置
【課題】 被駆動体の振動による加工精度の低下や運動精度の低下を防止する。
【解決手段】 被駆動体に加速度を検出する加速度検出手段を取り付けておく。前ブロックが位置決め指令であったとき（ａ３）、この位置決め指令の移動指令分配完了後、加速度検出手段で検出される加速度検出値が設定値αｓ以下になるまで待つ（ａ５）。加速度検出値が設定値αｓ以下となると、次ブロックの移動指令の分配を開始する（ａ６）。加速度検出値が設定値αｓ以下となり、振動が停止した後、切削送り等を開始するから、精度が高い加工を行うことができる。また、無駄な待ち時間がなくなり加工時間を短縮できる。また、加減速時等での振動発生を抑制するためにオーバライド値を変えたり、加減速時定数を変えて振動を抑制する。
【解決手段】 被駆動体に加速度を検出する加速度検出手段を取り付けておく。前ブロックが位置決め指令であったとき（ａ３）、この位置決め指令の移動指令分配完了後、加速度検出手段で検出される加速度検出値が設定値αｓ以下になるまで待つ（ａ５）。加速度検出値が設定値αｓ以下となると、次ブロックの移動指令の分配を開始する（ａ６）。加速度検出値が設定値αｓ以下となり、振動が停止した後、切削送り等を開始するから、精度が高い加工を行うことができる。また、無駄な待ち時間がなくなり加工時間を短縮できる。また、加減速時等での振動発生を抑制するためにオーバライド値を変えたり、加減速時定数を変えて振動を抑制する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械等の加工機械における被駆動体の位置または／及び速度を制御する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械等の加工機械においては、工具等のツールを、加工しようとするワークに対して相対的に移動させて加工を行うものである。この加工位置や速度を制御するために、被駆動体（ワーク、ワークを取り付けたテーブルや工具等のツール）をサーボモータで駆動し、通常、位置フィードバック、速度フィードバックさらには電流フィードバック制御を行い被駆動体の位置や速度を制御している。
【０００３】
この位置、速度、電流のフィードバック制御により、加工位置、速度、加工トルク等が制御されることになるが、被駆動体の速度、加速度が急激に変化するとき、この急激な変化に起因して被駆動体に振動が発生する場合がある。特に、加工機械において、加工位置へ被駆動体を早送り等により位置決めした場合、停止時に急激な速度変化によって、振動が発生し、位置決めした後、直ちに切削加工等の加工動作を開始すると、被駆動体（ワーク、テーブル、工具等）が振動している状態で加工等の次の動作がなされることになり、次の動作を精度高く実施できず、次の動作が切削加工であれば精度の高い加工を行うことができない。また、位置決め動作後の次の動作が工具交換動作の場合、位置決め動作で被駆動体が振動している状態では、工具交換が正常に実施できない。
【０００４】
そこで、従来、早送り動作等の位置決め動作から切削加工等の加工動作に移行するとき、位置決め完了後、予め設定された待ち時間だけ待機した後、次の切削加工等の動作を開始している。
また、被駆動体の加速度を検出する加速度センサを設け、該加速度センサからの信号を速度フィードバック制御により出力される電流指令から差し引き、電流フィードバック制御の電流指令を補正し被駆動体の振動を抑制するようにしたものが知られている（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−９１４８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
被駆動体を早送り等の位置決め動作後、次の動作が切削加工等の加工動作や工具交換等のような場合、設定所定待ち時間だけ待ち、振動が収まり安定した状態になった後、次の切削加工や工具交換に移行する従来の方法では、この待ち時間の設定が難しい。待ち時間を長くすると、全体の加工時間が長くなり、逆に待ち時間を短くすると、被駆動体（ワーク、テーブル、工具等）が振動している状態で次の切削加工動作や工具交換動作に入ることになり、所望する加工精度や正常な工具交換が得られないという問題があり、最適な待ち時間の設定が難しい。
【０００７】
また、切削加工等の加工動作の実行中においても、急激な速度変化がなされるような場合、被駆動体に振動が発生し、加工精度を低下させる恐れがある。
本発明は、このような問題点を改善することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
被駆動体の位置または／及び速度を検出する検出手段を有し、被駆動体の位置または／及び速度を制御する加工機械の制御装置において、請求項１に係る発明は、被駆動体の加速度を検出する加速度検出手段と、前記被駆動体の位置決め指令完了後、前記加速度検出手段で検出される加速度検出値により前記被駆動体の停止を判断する停止判断処理部とを備え、該停止判断処理部で停止と判断した後に、次の指令の動作処理を行うようにした。また、請求項２に係る発明は、前記被駆動体の位置決め指令を早送り指令による位置決め指令とし、前記停止判断処理部において、早送り指令完了後のみ前記加速度検出手段で検出される加速度検出値により前記被駆動体の停止を判断するようにした。
【０００９】
また、請求項３に係る発明は、前記停止判断処理部での判断を、前記加速度検出値の絶対値が予め定めた値以下になることをもって停止と判断するものとした。請求項４に係る発明は、前記次の指令の動作処理は切削加工のための動作とし、請求項５に係る発明は、切削工具を交換するための動作であるものとした。
【００１０】
請求項６に係る発明は、被駆動体の加速度を検出する加速度検出手段と、前記加速度検出手段で検出される加速度検出値が予め定めたスレショルド値以上になった場合に、被駆動体の速度指令の変化率を下げる変更手段とを備え、振動発生を防止するようにした。請求項７に係る発明は、被駆動体の加速度を検出する加速度検出手段と、加減速中及び加減速終了後予め設定された時間、前記被駆動体の振動状況を評価するために所定の演算を行う評価処理部と、前記評価処理部が算出する評価値に基づいて被駆動体の速度指令の変化率を下げる変更手段とを備えるものとした。
【００１１】
請求項８に係る発明は、前記被駆動体の加速度を検出する加速度検出手段と、加減速中及び加減速終了後予め設定された時間内において、前記加速度検出手段で検出される加速度検出値が予め定めたスレショルド値以上になった場合に、被駆動体の速度指令の変化率を下げる変更手段とを備えるものとした。また、請求項９に係る発明は、請求項７または８に係る発明における、加減速中及び加減速終了後予め設定された時間の代わりに、加減速開始からの予め設定された所定時間とした。
【００１２】
また、請求項１０に係る発明は、前記変更手段において、前記被駆動体の速度指令の変化率を下げる代わりに、前記被駆動体に対する速度指令を下げるものとした。請求項１１に係る発明は、前記変更手段は、前記加減速の時定数を変更したとき、前記加減速開始からの設定された所定時間をも時定数の増加に合わせて増加させるものとした。
【００１３】
請求項１２に係る発明は、前記被駆動体の加速度を検出する加速度検出手段と、前記被駆動体の位置または速度を検出する手段からの検出値に基づいて加速度推定値を求める加速度推定手段とを備え、該加速度推定手段で推定された加速度値と前記加速度検出手段から得られた加速度検出値とを比較し、その差分の絶対値が予め定められたスレショルド値以上の場合に、被駆動体の速度指令または速度指令の変化率を下げるようにした。請求項１３に係る発明は、前記加速度推定手段を、前記被駆動体の位置または速度を検出する手段からの検出値に代えて、速度指令値に基づいて加速度推定値を求めるものとした。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、位置決め指令完了後、加速度検出手段で検出した加速度検出値に基づいて被駆動体の振動の停止を検出して、次の動作の切削加工や工具交換作業を開始させるようにしたから、位置決め指令完了後の次の動作の切削加工や工具交換作業を開始させるまでの待ち時間が、必要で十分な時間となり、無駄な時間を無くし、かつ加工精度等の動作精度を向上させることができるものである。また、加減速時等における速度変化にともなって発生する被駆動体の振動を抑えるように指令速度を変更したり、速度指令の変化率を変えることにより、被駆動体の振動を抑え、より安定した動作制御ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明を工作機械の制御装置として数値制御装置に適用したときの例をとって、以下説明する。
図１は本発明の一実施形態の要部ブロック図である。ＣＰＵ１１は数値制御を実行する制御装置１０を全体的に制御するプロセッサである。ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２に格納されたシステムプログラムを、バス１９を介して読み出し、該システムプログラムに従って制御装置全体を制御する。ＲＡＭ１３には一時的な計算データや表示データ及びＣＲＴや液晶等で構成される表示器とキーボード等で構成される手動入力手段とからなる表示器／手動入力手段ユニット２０を介してオペレータが入力した各種データが格納される。ＣＭＯＳメモリ１４は図示しないバッテリでバックアップされ、制御装置１０の電源がオフされても記憶状態が保持される不揮発性メモリとして構成される。ＣＭＯＳメモリ１４中には、インターフェイス１５を介して読み込まれた加工プログラムや表示器／手動入力手段ユニット２０を介して入力された加工プログラム等が記憶される。また、ＲＯＭ１２には、各種システムプログラムが予め格納されている。
【００１６】
インターフェイス１５は、制御装置１０と外部機器との接続を可能とするものである。ＰＭＣ（プログラマブル・マシン・コントローラ）１６は、制御装置１０に内蔵されたシーケンスプログラムで制御対象物の工作機械の補助装置（例えば、工具交換装置のアクチュエータ等）にＩ／Ｏユニット１７を介して信号を出力し制御する。また、制御装置１０で制御される制御対象物である工作機械の本体に配備された操作盤の各種スイッチ等の信号を受け、必要な信号処理をした後、ＣＰＵ１１に渡す。
各軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸）の軸制御回路３０〜３２はＣＰＵ１１からの各軸の移動指令を受けて、各軸の指令をサーボアンプ４０〜４２に出力する。サーボアンプ４０〜４２はこの指令を受けて、機械（制御対象物）の各軸被駆動体のサーボモータ５０〜５２を駆動する。各軸のサーボモータ５０〜５２は位置・速度検出器７０〜７２を内蔵し、この位置・速度検出器７０〜７２からの位置、速度フィードバック信号を軸制御回路３０〜３２にフィードバックし、各軸制御回路３０〜３２で位置・速度のフィードバック制御を行う。この軸制御回路３０〜３２はプロセッサとＲＯＭ，ＲＡＭ等のメモリ等で構成され、位置、速度、さらには電流のフィードバック制御を行い、各軸のサーボモータ５０〜５２の位置、速度、電流を制御し、各軸サーボモータ５０〜５２で駆動される被駆動体（ワーク、テーブル、工具等）６０〜６２の位置、速度を制御する。なお、位置・速度検出器７０〜７２を各軸サーボモータにそれぞれ取り付けるのではなく、被駆動体６０〜６２に設けて、直接被駆動体の位置、速度を検出しフィードバックするようにしてもよいものである。また、図１では、主軸を駆動する制御系については記載を省略している。
【００１７】
なお、上述した各構成は従来の数値制御装置及び数値制御装置で制御される機械の構成と同じである。本実施形態においては、さらに、各軸の被駆動体（ワーク、テーブル、工具等）に加速度検出手段８０〜８２がそれぞれ配設され、該加速度検出手段８０〜８２で検出した加速度検出値がそれぞれの軸制御回路３０〜３２にフィードバックされている点、及び該フィードバックされた加速度検出値に基づいて後述する制御がなされる点で、従来の数値制御装置と異なるものである。
【００１８】
図２は、この制御装置１０のＣＰＵ１１が実施する第１の実施形態のフローチャートである。この第１の実施形態は、被駆動体（ワーク、テーブル、工具等）６０〜６２を位置決め動作した後、振動が収まったことを加速度検出手段８０〜８２で判断し、次の動作を実行するようにしたものである。
【００１９】
ＣＰＵ１１は、ＣＭＯＳメモリ１４に予め格納された加工プログラムを先頭より１ブロックずつ読み出し（ステップａ１）、プログラム終了指令か否か判断し（ステップａ２）、終了でなければ、前のブロックの指令が位置決め指令かを判断する（ステップａ３）。位置決め指令でなければ、ステップａ６に移行し、読み出したブロックで指令された動作を実行し（ステップａ６〜ａ８）、このブロックでの指令を実行した後（ステップａ９）、ステップａ１に戻り次のブロックを読み出し実行することになる。図２では、ステップａ６〜ａ９までが、読み出したブロックの実行処理に対応するものであるが、この図２では、ブロックの指令が移動指令である場合を中心に詳しく記載している。即ち、移動指令の場合には、この読み出したブロックでの指令に基づいて各軸への移動指令の分配処理がなされ（ステップａ６）、かつ、加減速処理して（ステップａ７）各軸の軸制御回路３０〜３２に出力される（ステップａ８）。そして読み出したブロックで指令された位置まで移動指令の分配が完了したか判断し（ステップａ９）、分配が完了するまで、このステップａ６からステップａ９までの処理を繰り返し実行し、分配が完了するとステップａ１に戻る。
【００２０】
なお、読み出したブロックの指令が移動指令でなければ、このステップａ６〜ａ９の処理は、その読み出した指令の処理に変わるものである。例えば、読み出し他ブロックの指令が工具交換指令であれば、工具交換処理が実行されるものである。
このように、加工プログラムから１ブロックを読み、該読み出したブロックで指令された処理を実行し、その実行が完了すると、次のブロックを読み出し、そのブロックの処理を実行するものである。
【００２１】
一方、ステップａ３で、前ブロックの指令が位置決め指令であったとき、ステップａ３からステップａ４に移行し、ＣＰＵ１１は、各軸制御回路３０〜３２を介して各軸の被駆動体（ワーク、テーブル、工具等）に取り付けられた加速度検出手段８０〜８２で検出されフィードバックされてくる加速度検出値を読み取る。そして、各軸の加速度検出値が予め設定されているスレショルド値αｓ以下か判断する（ステップａ５）。被駆動体を位置決め動作で送り、その位置決め送りの移動指令の分配が完了した状態では、被駆動体は振動している可能性があり、振動していれば被駆動体の速度変化が生じ加速度が発生していることを意味するので、加速度検出手段８０〜８２で検出される加速度検出値は「０」ではなく、ある値を有している。
【００２２】
そこで、加速度検出手段８０〜８２で検出された各軸の被駆動体の加速度検出値を読み出し各加速度検出値がスレショルド値αｓ以下になるまで待つ。例えば、このスレショルド値αｓを「０」とすれば、各加速度検出値が「０」となり完全に停止している状態を検出することができる。そして、各加速度検出値がスレショルド値以下になったことを確認して、ステップａ１で読み出し他指令の処理を開始するものである。そのため、位置決め動作をして切削送りする場合には、位置決め指令の分配が完了して、各加速度検出値がスレショルド値αｓ以下になった後で、初めて切削送りの移動指令の分配が行われることになるから、被駆動体（ワーク、テーブル、工具等）の振動が停止した後切削送りが開始されることになる。そのため、精度の高い加工を行うことができ、かつ、無駄な待ち時間を要することもない。また、工具交換指令であったときも、各加速度検出値がスレショルド値αｓ以下になった後に工具交換動作処理が開始されるから、安定した工具交換ができる。
【００２３】
なお、この第１の実施形態において、位置決め動作後、次の動作が切削送りや工具交換指令等の被駆動体の振動が停止して動作を開始する必要のある動作指令に対してのみ、ステップａ４，ａ５の処理をするようにしてもよい。この場合は、ステップａ２の次に読み出したブロックの指令が振動停止の判断が必要のある指令かを判断し、必要のある場合はステップａ４に移行し、必要がない場合には、ステップａ６に移行するようにすればよい。
また、停止時に振動が発生する恐れが一番多いのは、早送り指令による位置決め動作時である。よって、ステップａ３を、前のブロックが早送り指令かの判断に代え、前のブロックが早送り指令のときのみだけ、ステップａ４，ａ５の処理を行い、振動が停止しているかの判断を行うようにしてもよいものである。また、振動が発生するのは送り動作が速い場合であるから、ステップａ４，ａ５では、前のブロックで早送りした軸の加速度検出値のみを読み込み該加速度検出値がスレショルド値αｓ以下になったかを判別するようにしてもよい。
図３は、本発明の第２の実施形態における制御装置１０のＣＰＵ１１が実施する処理のフローチャートである。この第２の実施形態は、被駆動体の加減速中及び加減速終了後所定時間、振動発生を監視し、振動発生を抑制、防止する制御を行うことを特徴とするものである。
【００２４】
ＣＰＵ１１は、加工プログラムの先頭より１ブロックを読み出し（ステップｂ１）、プログラム終了指令か否か判断し（ステップｂ２）、終了でなければ、読み出したブロックで指令された処理を実行する。この実施形態も指令が移動指令である場合を中心に記載している。読み出した指令が移動指令でない指令の場合は、ステップｂ３からステップｂ１３の代わりにその読み出した指令の処理を従来と同様に実行し、ステップｂ１４でその処理の終了を判別して、終了した後、ステップｂ１に戻る従来と同様の処理となる。読み出した指令が移動指令の場合について、図３は詳しく記載しており、かつ、この移動指令の場合における処理が従来と相違するものである。
【００２５】
読み出したブロックの指令が移動指令であると、この移動指令の各軸への分配処理を開始し、加減速処理した後の移動指令を各軸制御回路３０〜３２に出力する（ステップｂ３〜ｂ５）。次に、加減速処理へ出力した分配指令と加減速処理後の出力、すなわち、加減速処理の入力と出力を比較し、一致しているか判断する（ステップｂ６）。加減速処理の入力と出力が一致しなければ加減速処理中であり、一致していれば、加減速が終了しているものである。
【００２６】
移動指令の分配開始時には、加減速処理の入力と出力は一致しておらず、加減速中であるから、ステップｂ１５に移行し、加減速値監視中を示すフラグＦを「１」にセットするとともに、加減速終了後の時間（分配周期数）を計時するカウントＣを「０」にセットすし、ステップｂ１０に進み、各軸加速度検出手段８０〜８２で検出された加速度検出値を読み取り、この各軸の加速度検出値の評価処理を行う（ステップｂ１１）。評価処理としては、各種平均化処理等を行う。そして各評価値（各軸における加速度検出値の平均値等）が予め設定されている基準値を超えているか判断し（ステップｂ１２）、いずれの軸においても、評価値が基準値を超えてなければ、ステップｂ１４に移行する。また、いずれかの軸の評価値が基準値を超えている場合、加速度が大きすぎ、振動が発生しているものとして、オーバライド値を所定量低下させ（ステップｂ１３）、ステップｂ１４に移行する。移動指令の分配処理は、加工プログラムで指令された速度にオーバライド値を掛けて実行されるものであるから、オーバライド値を所定量低下させると、速度指令値がプログラム指令よりも低下することになり、その低下した速度に応じて移動指令の分配が行われることになる。
【００２７】
ステップｂ１４では、読み出したブロックの移動指令の分配を完了したか判断し、完了していないならば、ステップｂ３に戻り前述した処理を実行する。ステップｂ３〜ｂ６、ステップｂ１５、ステップｂ１１０〜ｂ１４の処理を分配周期毎繰り返し実行する過程で、加減速が終了し、ステップｂ６で加減速の入力と出力が同じとなると、ステップｂ６からステップｂ７に移行し、フラグＦが「０」か判断する。該フラグＦはステップｂ１５で「１」にセットされているから、ステップｂ８に移行してカウンタＣを「１」インクリメントし、該カウンタＣの値が予め設定されている設定値Ｃ０以上か判断し、設定値Ｃ０に達していなければ、ステップｂ１０に移行し、前述したステップｂ１０以下の処理を行う。
【００２８】
以下、分配周期毎ステップｂ３〜ステップｂ１４の処理を行い、ステップｂ９でカウンタＣの値が設定値Ｃ０以上となったことが検出されると、フラグＦを「０」にして（ステップｂ１６）、ステップｂ１４に移行する。その後は、ステップｂ３〜ステップｂ７の処理を行い、フラグＦが「０」であるから、ステップｂ７からステップｂ１４に移行する。
【００２９】
また、減速が開始され、ステップｂ６で加減速処理の入力と出力が一致しなくなると、ステップｂ６からステップｂ１５に進み、フラグＦが「１」にセットされ、カウンタＣが「０」にセットされ、前述したように、加速度値の監視と評価が開始される。
【００３０】
かくして、読み出したブロックの移動指令の分配が完了すると（ステップｂ１１）、ステップｂ１に戻り次のブロックを読み出し、前述したステップｂ１以下の処理を実行する。このように、加減速中及び加減速終了後所定時間は、各軸の加速度検出手段８０〜８２で検出される加速度検出値を読み出して、評価し、評価値が設定基準値を超えるような場合には、オーバライド値が所定量減少させ、指令速度を低下させるので、過度な速度変更がなされず振動発生を防止することができる。
【００３１】
なお、上述した第２の実施形態ではステップｂ１１、ステップｂ１２で加速度検出値を評価処理し、評価結果に基づいて振動が発生しているか等の判断を行うようにしたが、ステップｂ１１の評価処理を無くし、ステップｂ１２では、ステップｂ１０で検出した加速度評価値が設定基準値を超えていないか判断する評価処理にしてもよいものである。
【００３２】
図４は、本発明の第３の実施形態における制御装置１０のＣＰＵ１１が実施する処理のフローチャートである。この第３の実施形態は、第２の実施形態と同様であるが、第２の実施形態がオーバライド値を変更するようにした点を、この第３の実施形態は、加減速時定数を変えることによって、即ち速度指令の変化率を変えることによって、被駆動体の振動を抑制したものである。
【００３３】
図３に示す第２の実施形態のフローチャートと、この第３の実施形態のフローチャートを比較し、図３のステップｂ１〜ｂ１６が図４のステップｃ１〜ｃ１６に対応するものであるが、ステップｂ１３の「オーバライド値の変更」処理がステップｃ１３の「加減速時定数の変更」処理に変わっている点のみが相違するものである。
【００３４】
加速度検出値の評価値が設定基準値を超えたときには、加減速時定数を変更（時定数を所定量長くする）し、速度変化を小さいものとする。ステップｃ４での加減速処理は、設定された加減速時定数で加減速処理が実行されるものであるが、加減速時定数が変更になると、その変更になった加減速時定数で加減速処理が実行されることになるから、加減速時定数が所定量長くなると、加減速時の速度変化率が小さくなり、緩やかな速度変化となることから、振動が抑制されるものである。
【００３５】
上述した第２、第３の実施形態では、加減速中及び加減速終了後所定設定時間まで、加速度値を読み出し、読み出した加速度値に基づいて基準値を超えていないか判断し、振動が発生していないか判別するようにしたが、この加速度値を読み出し振動発生していないかの判別する期間を、加減速開始から所定設定時間の間だけ行うようにしてもよい。この場合は、図２、図３において、ステップｂ１５，ステップｃ１５の処理をフラグＦを「１」にセットするとともにカウンタＣを「１」インクリメントする処理に代え、ステップｂ１６，ステップｃ１６の処理をフラグＦを「０」にセットするとともにカウンタＣを「０」にセットする処理に代えればよい。
【００３６】
即ち、加減速開始時には、加減速処理の入力と出力は一致しないから、ステップｂ６，ｃ６からステップｂ１５、ｃ１５に移行し、フラグＦが「１」にセットされるとともに、カウンタＣを「１」インクリメントする処理が実施され、その後は、加速度値が読み出され、評価判断がなされる。そして、カウンタＣの値が設定値Ｃ０以上となると、ステップｂ１６、ｃ１６で、フラグＦが「０」、カウンタＣも「０」にセットされ、加速度値の読み出し及び評価判断は実行されない。そして、減速が開始され、加減速処理の入力と出力は一致しなくなると、再びステップｂ１５、ｃ１５で、フラグＦが「１」、及びカウンタＣのカウントアップが実施されることになり、前述した加速度値の読み出し及び評価判断が実行されることになる。
【００３７】
なお、加減速開始時から、カウンタＣをカウントアップして、加減速値を読み出し振動等発生等を判断する区間をこのカウンタ値が所定値Ｃ０以上に達したかによって判断する場合、図４に示す加減速時定数を変更し、長くした場合、加減速時間が長くなることから、これに連動して設定値Ｃ０をも長くするようにする。
【００３８】
また、加減速時に限らず、常に加速度値を読み出し、振動が発生していないか判断するようにしてもよい。この場合は、図３に示す処理フローチャートにおいてステップｂ６〜ｂ９及びステップｂ１５，ｂ１６は必要がなく、ステップｂ５からステップｂ１０に移行するようにすればよい。また、図４に示す処理フローチャートにおいてステップｃ６〜ｃ９及びステップｃ１５，ｃ１６は必要がなく、ステップｃ５からステップｃ１０に移行するようにすればよい。
【００３９】
図５は、本発明の第４の実施形態における各軸制御回路３０〜３２のプロセッサが位置、速度制御処理周期毎に実施する処理のフローチャートである。
この第４の実施形態は、各軸制御回路３０〜３２のプロセッサが、自己のサーボモータが駆動する被駆動体に振動が発生していないかを判断し、振動が発生していると判断されたときには、移動指令の分配等を行う数値制御部（ＣＰＵ１１）にオーバライドの変更、または加減速時定数の変更指令を出力するようにしたものである。
【００４０】
各軸制御回路３０〜３２のプロセッサは、移動指令の分配処理等の数値制御処理を行うＣＰＵ１１からの移動指令値Ｐｃを読み取り、かつ位置・速度検出器７０〜７２からの位置フィードバック値Ｐｆを読み込み、位置ループ処理（位置フィードバック処理）して速度指令Ｖｃを求める（ステップｄ１，ｄ２，ｄ３）。また、位置・速度検出器７０〜７２からの速度フィードバック値Ｖｆを読み込み、該速度フィードバック値Ｖｆと求められた速度指令Ｖｃとにより、速度ループ処理（速度フィードバック処理）して電流指令を求め、電流ループ処理へ出力する（ステップｄ４，ｄ５，ｄ６）。なお、この電流指令を求めて電流ループ処理へ出力するまでの処理は、従来の軸制御回路による処理（位置、速度ループ処理）と同一である。また電流ループ処理も従来と同一である。
【００４１】
次に、加速度検出手段８０〜８２の出力である加速度検出値αｆを読み出し、また、ステップｄ４で求めた速度フィードバック値Ｖｆから、レジスタＲ（Ｖｆ）に記憶する前周期で求めた速度フィードバックを減じて、この位置・速度処理周期ΔＴで除して推定加速度αを求める（ステップｄ８）。レジスタＲ（Ｖｆ）に、今周期で検出した速度Ｖｆを記憶する（ステップｄ９）。そして、速度フィードバックから求めた推定加速度αと加速度検出手段で検出した加速度検出値αｆとの差の絶対値が所定設定量Δα以上か判断する（ステップｄ１０）。
【００４２】
速度フィードバックより求めた推定加速度αと加速度検出手段で求めた実際の加速度αｆとの差が設定所定量Δαより大きいということは、被駆動体に振動が発生して、この振動分の影響が大きくなって、推定加速度αと実差異の加速度αｆの差が大きくなっていることを意味するものであり、このときは、オーバライド値の変更（オーバライド値を所定量低下させる）、または加減速処理における加減速時定数の変更（加減速時定数を所定量長くする）を、数値制御部（ＣＰＵ１１）に指令する（ステップｄ１１）。以下、各軸の軸制御回路３０〜３２のプロセッサは上述したステップｄ１〜ｄ１１の処理を位置、速度制御処理周期毎実行する。
【００４３】
移動指令の分配処理等の数値制御処理を行うＣＰＵ１１は、各軸制御回路３０〜３２から、オーバライド値変更指令または加減速時定数変更指令を受けて、第２、第３の実施形態で述べたように、オーバライド値を低下させて指令速度低下させて移動指令の分配処理を行う。または、加減速処理の加減速時定数を大きくして加減速時の速度変化率を小さくする。これによって、速度変化が少なくなることから、被駆動体の振動は抑制されるものとなる。
【００４４】
なお、上述した第４の実施形態では、推定加速度値αを速度フィードバックＶｆに基づいて求めたが、位置フィードバックＰｆに基づいて求めてもよいものである。この場合を第５の実施形態として図６に示す。図５に示したステップｄ１〜ｄ７までの処理を行い、当該周期の位置フィードバック量Ｐｆを位置、速度処理周期ΔＴで除して、当該周期における速度Ｖを推定し（ステップｅ１）、該推定速度Ｖから、前周期において求めレジスタＲ（Ｖ）に記憶する前周期の推定速度を減じ、その差を位置、速度処理周期ΔＴで除して推定加速度αを求める（ステップｅ２）。次にレジスタＲ（Ｖ）に当該周期のステップｅ１で求めた推定速度Ｖを記憶し、図５のステップｄ１０に戻る。
【００４５】
以下、位置、速度制御処理周期毎に図５のステップｄ１〜ｄ７、図６のステップｅ１〜ｅ３、図５のステップｄ１０，ｄ１１の処理を繰り返し実行するものである。
【００４６】
なお、第４、第５の実施形態では、速度フィードバックＶｆ、位置のフィードバックＰｆより推定加速度αを求めたが、速度指令Ｖｃの今周期と前周期の差より推定加速度αを求めるようにしても、さらには、位置フィードバックＰｆの代わりに位置指令Ｐｃを用いて推定加速度αを求めてもよいものである。
【００４７】
また、上述した各実施形態の各制御装置は、被駆動体６０〜６２（またはサーボモータ５０〜５２）の位置、速度を制御する例を説明したが、位置制御のみ行うもの、速度制御のみ行うものにも本発明は適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】図１は本発明の一実施形態の制御装置の要部ブロック図である。
【図２】同実施形態の数値制御処理を行うプロセッサが実施する第１の実施形態のフローチャートである。
【図３】同実施形態の数値制御処理を行うプロセッサが実施する第２の実施形態のフローチャートである。
【図４】同実施形態の数値制御処理を行うプロセッサが実施する第３の実施形態のフローチャートである。
【図５】同実施形態の各軸制御回路のプロセッサが実施する第４の実施形態のフローチャートである。
【図６】同実施形態の各軸制御回路のプロセッサが実施する第５の実施形態の要部フローチャートである。
【符号の説明】
【００４９】
１０ 制御装置（数値制御装置）
５０，５１，５２ サーボモータ
６０，６１，６２ 被駆動体
７０，７１，７２ 位置・速度検出器
８０，８１，８２ 加速度検出手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械等の加工機械における被駆動体の位置または／及び速度を制御する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械等の加工機械においては、工具等のツールを、加工しようとするワークに対して相対的に移動させて加工を行うものである。この加工位置や速度を制御するために、被駆動体（ワーク、ワークを取り付けたテーブルや工具等のツール）をサーボモータで駆動し、通常、位置フィードバック、速度フィードバックさらには電流フィードバック制御を行い被駆動体の位置や速度を制御している。
【０００３】
この位置、速度、電流のフィードバック制御により、加工位置、速度、加工トルク等が制御されることになるが、被駆動体の速度、加速度が急激に変化するとき、この急激な変化に起因して被駆動体に振動が発生する場合がある。特に、加工機械において、加工位置へ被駆動体を早送り等により位置決めした場合、停止時に急激な速度変化によって、振動が発生し、位置決めした後、直ちに切削加工等の加工動作を開始すると、被駆動体（ワーク、テーブル、工具等）が振動している状態で加工等の次の動作がなされることになり、次の動作を精度高く実施できず、次の動作が切削加工であれば精度の高い加工を行うことができない。また、位置決め動作後の次の動作が工具交換動作の場合、位置決め動作で被駆動体が振動している状態では、工具交換が正常に実施できない。
【０００４】
そこで、従来、早送り動作等の位置決め動作から切削加工等の加工動作に移行するとき、位置決め完了後、予め設定された待ち時間だけ待機した後、次の切削加工等の動作を開始している。
また、被駆動体の加速度を検出する加速度センサを設け、該加速度センサからの信号を速度フィードバック制御により出力される電流指令から差し引き、電流フィードバック制御の電流指令を補正し被駆動体の振動を抑制するようにしたものが知られている（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−９１４８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
被駆動体を早送り等の位置決め動作後、次の動作が切削加工等の加工動作や工具交換等のような場合、設定所定待ち時間だけ待ち、振動が収まり安定した状態になった後、次の切削加工や工具交換に移行する従来の方法では、この待ち時間の設定が難しい。待ち時間を長くすると、全体の加工時間が長くなり、逆に待ち時間を短くすると、被駆動体（ワーク、テーブル、工具等）が振動している状態で次の切削加工動作や工具交換動作に入ることになり、所望する加工精度や正常な工具交換が得られないという問題があり、最適な待ち時間の設定が難しい。
【０００７】
また、切削加工等の加工動作の実行中においても、急激な速度変化がなされるような場合、被駆動体に振動が発生し、加工精度を低下させる恐れがある。
本発明は、このような問題点を改善することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
被駆動体の位置または／及び速度を検出する検出手段を有し、被駆動体の位置または／及び速度を制御する加工機械の制御装置において、請求項１に係る発明は、被駆動体の加速度を検出する加速度検出手段と、前記被駆動体の位置決め指令完了後、前記加速度検出手段で検出される加速度検出値により前記被駆動体の停止を判断する停止判断処理部とを備え、該停止判断処理部で停止と判断した後に、次の指令の動作処理を行うようにした。また、請求項２に係る発明は、前記被駆動体の位置決め指令を早送り指令による位置決め指令とし、前記停止判断処理部において、早送り指令完了後のみ前記加速度検出手段で検出される加速度検出値により前記被駆動体の停止を判断するようにした。
【０００９】
また、請求項３に係る発明は、前記停止判断処理部での判断を、前記加速度検出値の絶対値が予め定めた値以下になることをもって停止と判断するものとした。請求項４に係る発明は、前記次の指令の動作処理は切削加工のための動作とし、請求項５に係る発明は、切削工具を交換するための動作であるものとした。
【００１０】
請求項６に係る発明は、被駆動体の加速度を検出する加速度検出手段と、前記加速度検出手段で検出される加速度検出値が予め定めたスレショルド値以上になった場合に、被駆動体の速度指令の変化率を下げる変更手段とを備え、振動発生を防止するようにした。請求項７に係る発明は、被駆動体の加速度を検出する加速度検出手段と、加減速中及び加減速終了後予め設定された時間、前記被駆動体の振動状況を評価するために所定の演算を行う評価処理部と、前記評価処理部が算出する評価値に基づいて被駆動体の速度指令の変化率を下げる変更手段とを備えるものとした。
【００１１】
請求項８に係る発明は、前記被駆動体の加速度を検出する加速度検出手段と、加減速中及び加減速終了後予め設定された時間内において、前記加速度検出手段で検出される加速度検出値が予め定めたスレショルド値以上になった場合に、被駆動体の速度指令の変化率を下げる変更手段とを備えるものとした。また、請求項９に係る発明は、請求項７または８に係る発明における、加減速中及び加減速終了後予め設定された時間の代わりに、加減速開始からの予め設定された所定時間とした。
【００１２】
また、請求項１０に係る発明は、前記変更手段において、前記被駆動体の速度指令の変化率を下げる代わりに、前記被駆動体に対する速度指令を下げるものとした。請求項１１に係る発明は、前記変更手段は、前記加減速の時定数を変更したとき、前記加減速開始からの設定された所定時間をも時定数の増加に合わせて増加させるものとした。
【００１３】
請求項１２に係る発明は、前記被駆動体の加速度を検出する加速度検出手段と、前記被駆動体の位置または速度を検出する手段からの検出値に基づいて加速度推定値を求める加速度推定手段とを備え、該加速度推定手段で推定された加速度値と前記加速度検出手段から得られた加速度検出値とを比較し、その差分の絶対値が予め定められたスレショルド値以上の場合に、被駆動体の速度指令または速度指令の変化率を下げるようにした。請求項１３に係る発明は、前記加速度推定手段を、前記被駆動体の位置または速度を検出する手段からの検出値に代えて、速度指令値に基づいて加速度推定値を求めるものとした。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、位置決め指令完了後、加速度検出手段で検出した加速度検出値に基づいて被駆動体の振動の停止を検出して、次の動作の切削加工や工具交換作業を開始させるようにしたから、位置決め指令完了後の次の動作の切削加工や工具交換作業を開始させるまでの待ち時間が、必要で十分な時間となり、無駄な時間を無くし、かつ加工精度等の動作精度を向上させることができるものである。また、加減速時等における速度変化にともなって発生する被駆動体の振動を抑えるように指令速度を変更したり、速度指令の変化率を変えることにより、被駆動体の振動を抑え、より安定した動作制御ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明を工作機械の制御装置として数値制御装置に適用したときの例をとって、以下説明する。
図１は本発明の一実施形態の要部ブロック図である。ＣＰＵ１１は数値制御を実行する制御装置１０を全体的に制御するプロセッサである。ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２に格納されたシステムプログラムを、バス１９を介して読み出し、該システムプログラムに従って制御装置全体を制御する。ＲＡＭ１３には一時的な計算データや表示データ及びＣＲＴや液晶等で構成される表示器とキーボード等で構成される手動入力手段とからなる表示器／手動入力手段ユニット２０を介してオペレータが入力した各種データが格納される。ＣＭＯＳメモリ１４は図示しないバッテリでバックアップされ、制御装置１０の電源がオフされても記憶状態が保持される不揮発性メモリとして構成される。ＣＭＯＳメモリ１４中には、インターフェイス１５を介して読み込まれた加工プログラムや表示器／手動入力手段ユニット２０を介して入力された加工プログラム等が記憶される。また、ＲＯＭ１２には、各種システムプログラムが予め格納されている。
【００１６】
インターフェイス１５は、制御装置１０と外部機器との接続を可能とするものである。ＰＭＣ（プログラマブル・マシン・コントローラ）１６は、制御装置１０に内蔵されたシーケンスプログラムで制御対象物の工作機械の補助装置（例えば、工具交換装置のアクチュエータ等）にＩ／Ｏユニット１７を介して信号を出力し制御する。また、制御装置１０で制御される制御対象物である工作機械の本体に配備された操作盤の各種スイッチ等の信号を受け、必要な信号処理をした後、ＣＰＵ１１に渡す。
各軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸）の軸制御回路３０〜３２はＣＰＵ１１からの各軸の移動指令を受けて、各軸の指令をサーボアンプ４０〜４２に出力する。サーボアンプ４０〜４２はこの指令を受けて、機械（制御対象物）の各軸被駆動体のサーボモータ５０〜５２を駆動する。各軸のサーボモータ５０〜５２は位置・速度検出器７０〜７２を内蔵し、この位置・速度検出器７０〜７２からの位置、速度フィードバック信号を軸制御回路３０〜３２にフィードバックし、各軸制御回路３０〜３２で位置・速度のフィードバック制御を行う。この軸制御回路３０〜３２はプロセッサとＲＯＭ，ＲＡＭ等のメモリ等で構成され、位置、速度、さらには電流のフィードバック制御を行い、各軸のサーボモータ５０〜５２の位置、速度、電流を制御し、各軸サーボモータ５０〜５２で駆動される被駆動体（ワーク、テーブル、工具等）６０〜６２の位置、速度を制御する。なお、位置・速度検出器７０〜７２を各軸サーボモータにそれぞれ取り付けるのではなく、被駆動体６０〜６２に設けて、直接被駆動体の位置、速度を検出しフィードバックするようにしてもよいものである。また、図１では、主軸を駆動する制御系については記載を省略している。
【００１７】
なお、上述した各構成は従来の数値制御装置及び数値制御装置で制御される機械の構成と同じである。本実施形態においては、さらに、各軸の被駆動体（ワーク、テーブル、工具等）に加速度検出手段８０〜８２がそれぞれ配設され、該加速度検出手段８０〜８２で検出した加速度検出値がそれぞれの軸制御回路３０〜３２にフィードバックされている点、及び該フィードバックされた加速度検出値に基づいて後述する制御がなされる点で、従来の数値制御装置と異なるものである。
【００１８】
図２は、この制御装置１０のＣＰＵ１１が実施する第１の実施形態のフローチャートである。この第１の実施形態は、被駆動体（ワーク、テーブル、工具等）６０〜６２を位置決め動作した後、振動が収まったことを加速度検出手段８０〜８２で判断し、次の動作を実行するようにしたものである。
【００１９】
ＣＰＵ１１は、ＣＭＯＳメモリ１４に予め格納された加工プログラムを先頭より１ブロックずつ読み出し（ステップａ１）、プログラム終了指令か否か判断し（ステップａ２）、終了でなければ、前のブロックの指令が位置決め指令かを判断する（ステップａ３）。位置決め指令でなければ、ステップａ６に移行し、読み出したブロックで指令された動作を実行し（ステップａ６〜ａ８）、このブロックでの指令を実行した後（ステップａ９）、ステップａ１に戻り次のブロックを読み出し実行することになる。図２では、ステップａ６〜ａ９までが、読み出したブロックの実行処理に対応するものであるが、この図２では、ブロックの指令が移動指令である場合を中心に詳しく記載している。即ち、移動指令の場合には、この読み出したブロックでの指令に基づいて各軸への移動指令の分配処理がなされ（ステップａ６）、かつ、加減速処理して（ステップａ７）各軸の軸制御回路３０〜３２に出力される（ステップａ８）。そして読み出したブロックで指令された位置まで移動指令の分配が完了したか判断し（ステップａ９）、分配が完了するまで、このステップａ６からステップａ９までの処理を繰り返し実行し、分配が完了するとステップａ１に戻る。
【００２０】
なお、読み出したブロックの指令が移動指令でなければ、このステップａ６〜ａ９の処理は、その読み出した指令の処理に変わるものである。例えば、読み出し他ブロックの指令が工具交換指令であれば、工具交換処理が実行されるものである。
このように、加工プログラムから１ブロックを読み、該読み出したブロックで指令された処理を実行し、その実行が完了すると、次のブロックを読み出し、そのブロックの処理を実行するものである。
【００２１】
一方、ステップａ３で、前ブロックの指令が位置決め指令であったとき、ステップａ３からステップａ４に移行し、ＣＰＵ１１は、各軸制御回路３０〜３２を介して各軸の被駆動体（ワーク、テーブル、工具等）に取り付けられた加速度検出手段８０〜８２で検出されフィードバックされてくる加速度検出値を読み取る。そして、各軸の加速度検出値が予め設定されているスレショルド値αｓ以下か判断する（ステップａ５）。被駆動体を位置決め動作で送り、その位置決め送りの移動指令の分配が完了した状態では、被駆動体は振動している可能性があり、振動していれば被駆動体の速度変化が生じ加速度が発生していることを意味するので、加速度検出手段８０〜８２で検出される加速度検出値は「０」ではなく、ある値を有している。
【００２２】
そこで、加速度検出手段８０〜８２で検出された各軸の被駆動体の加速度検出値を読み出し各加速度検出値がスレショルド値αｓ以下になるまで待つ。例えば、このスレショルド値αｓを「０」とすれば、各加速度検出値が「０」となり完全に停止している状態を検出することができる。そして、各加速度検出値がスレショルド値以下になったことを確認して、ステップａ１で読み出し他指令の処理を開始するものである。そのため、位置決め動作をして切削送りする場合には、位置決め指令の分配が完了して、各加速度検出値がスレショルド値αｓ以下になった後で、初めて切削送りの移動指令の分配が行われることになるから、被駆動体（ワーク、テーブル、工具等）の振動が停止した後切削送りが開始されることになる。そのため、精度の高い加工を行うことができ、かつ、無駄な待ち時間を要することもない。また、工具交換指令であったときも、各加速度検出値がスレショルド値αｓ以下になった後に工具交換動作処理が開始されるから、安定した工具交換ができる。
【００２３】
なお、この第１の実施形態において、位置決め動作後、次の動作が切削送りや工具交換指令等の被駆動体の振動が停止して動作を開始する必要のある動作指令に対してのみ、ステップａ４，ａ５の処理をするようにしてもよい。この場合は、ステップａ２の次に読み出したブロックの指令が振動停止の判断が必要のある指令かを判断し、必要のある場合はステップａ４に移行し、必要がない場合には、ステップａ６に移行するようにすればよい。
また、停止時に振動が発生する恐れが一番多いのは、早送り指令による位置決め動作時である。よって、ステップａ３を、前のブロックが早送り指令かの判断に代え、前のブロックが早送り指令のときのみだけ、ステップａ４，ａ５の処理を行い、振動が停止しているかの判断を行うようにしてもよいものである。また、振動が発生するのは送り動作が速い場合であるから、ステップａ４，ａ５では、前のブロックで早送りした軸の加速度検出値のみを読み込み該加速度検出値がスレショルド値αｓ以下になったかを判別するようにしてもよい。
図３は、本発明の第２の実施形態における制御装置１０のＣＰＵ１１が実施する処理のフローチャートである。この第２の実施形態は、被駆動体の加減速中及び加減速終了後所定時間、振動発生を監視し、振動発生を抑制、防止する制御を行うことを特徴とするものである。
【００２４】
ＣＰＵ１１は、加工プログラムの先頭より１ブロックを読み出し（ステップｂ１）、プログラム終了指令か否か判断し（ステップｂ２）、終了でなければ、読み出したブロックで指令された処理を実行する。この実施形態も指令が移動指令である場合を中心に記載している。読み出した指令が移動指令でない指令の場合は、ステップｂ３からステップｂ１３の代わりにその読み出した指令の処理を従来と同様に実行し、ステップｂ１４でその処理の終了を判別して、終了した後、ステップｂ１に戻る従来と同様の処理となる。読み出した指令が移動指令の場合について、図３は詳しく記載しており、かつ、この移動指令の場合における処理が従来と相違するものである。
【００２５】
読み出したブロックの指令が移動指令であると、この移動指令の各軸への分配処理を開始し、加減速処理した後の移動指令を各軸制御回路３０〜３２に出力する（ステップｂ３〜ｂ５）。次に、加減速処理へ出力した分配指令と加減速処理後の出力、すなわち、加減速処理の入力と出力を比較し、一致しているか判断する（ステップｂ６）。加減速処理の入力と出力が一致しなければ加減速処理中であり、一致していれば、加減速が終了しているものである。
【００２６】
移動指令の分配開始時には、加減速処理の入力と出力は一致しておらず、加減速中であるから、ステップｂ１５に移行し、加減速値監視中を示すフラグＦを「１」にセットするとともに、加減速終了後の時間（分配周期数）を計時するカウントＣを「０」にセットすし、ステップｂ１０に進み、各軸加速度検出手段８０〜８２で検出された加速度検出値を読み取り、この各軸の加速度検出値の評価処理を行う（ステップｂ１１）。評価処理としては、各種平均化処理等を行う。そして各評価値（各軸における加速度検出値の平均値等）が予め設定されている基準値を超えているか判断し（ステップｂ１２）、いずれの軸においても、評価値が基準値を超えてなければ、ステップｂ１４に移行する。また、いずれかの軸の評価値が基準値を超えている場合、加速度が大きすぎ、振動が発生しているものとして、オーバライド値を所定量低下させ（ステップｂ１３）、ステップｂ１４に移行する。移動指令の分配処理は、加工プログラムで指令された速度にオーバライド値を掛けて実行されるものであるから、オーバライド値を所定量低下させると、速度指令値がプログラム指令よりも低下することになり、その低下した速度に応じて移動指令の分配が行われることになる。
【００２７】
ステップｂ１４では、読み出したブロックの移動指令の分配を完了したか判断し、完了していないならば、ステップｂ３に戻り前述した処理を実行する。ステップｂ３〜ｂ６、ステップｂ１５、ステップｂ１１０〜ｂ１４の処理を分配周期毎繰り返し実行する過程で、加減速が終了し、ステップｂ６で加減速の入力と出力が同じとなると、ステップｂ６からステップｂ７に移行し、フラグＦが「０」か判断する。該フラグＦはステップｂ１５で「１」にセットされているから、ステップｂ８に移行してカウンタＣを「１」インクリメントし、該カウンタＣの値が予め設定されている設定値Ｃ０以上か判断し、設定値Ｃ０に達していなければ、ステップｂ１０に移行し、前述したステップｂ１０以下の処理を行う。
【００２８】
以下、分配周期毎ステップｂ３〜ステップｂ１４の処理を行い、ステップｂ９でカウンタＣの値が設定値Ｃ０以上となったことが検出されると、フラグＦを「０」にして（ステップｂ１６）、ステップｂ１４に移行する。その後は、ステップｂ３〜ステップｂ７の処理を行い、フラグＦが「０」であるから、ステップｂ７からステップｂ１４に移行する。
【００２９】
また、減速が開始され、ステップｂ６で加減速処理の入力と出力が一致しなくなると、ステップｂ６からステップｂ１５に進み、フラグＦが「１」にセットされ、カウンタＣが「０」にセットされ、前述したように、加速度値の監視と評価が開始される。
【００３０】
かくして、読み出したブロックの移動指令の分配が完了すると（ステップｂ１１）、ステップｂ１に戻り次のブロックを読み出し、前述したステップｂ１以下の処理を実行する。このように、加減速中及び加減速終了後所定時間は、各軸の加速度検出手段８０〜８２で検出される加速度検出値を読み出して、評価し、評価値が設定基準値を超えるような場合には、オーバライド値が所定量減少させ、指令速度を低下させるので、過度な速度変更がなされず振動発生を防止することができる。
【００３１】
なお、上述した第２の実施形態ではステップｂ１１、ステップｂ１２で加速度検出値を評価処理し、評価結果に基づいて振動が発生しているか等の判断を行うようにしたが、ステップｂ１１の評価処理を無くし、ステップｂ１２では、ステップｂ１０で検出した加速度評価値が設定基準値を超えていないか判断する評価処理にしてもよいものである。
【００３２】
図４は、本発明の第３の実施形態における制御装置１０のＣＰＵ１１が実施する処理のフローチャートである。この第３の実施形態は、第２の実施形態と同様であるが、第２の実施形態がオーバライド値を変更するようにした点を、この第３の実施形態は、加減速時定数を変えることによって、即ち速度指令の変化率を変えることによって、被駆動体の振動を抑制したものである。
【００３３】
図３に示す第２の実施形態のフローチャートと、この第３の実施形態のフローチャートを比較し、図３のステップｂ１〜ｂ１６が図４のステップｃ１〜ｃ１６に対応するものであるが、ステップｂ１３の「オーバライド値の変更」処理がステップｃ１３の「加減速時定数の変更」処理に変わっている点のみが相違するものである。
【００３４】
加速度検出値の評価値が設定基準値を超えたときには、加減速時定数を変更（時定数を所定量長くする）し、速度変化を小さいものとする。ステップｃ４での加減速処理は、設定された加減速時定数で加減速処理が実行されるものであるが、加減速時定数が変更になると、その変更になった加減速時定数で加減速処理が実行されることになるから、加減速時定数が所定量長くなると、加減速時の速度変化率が小さくなり、緩やかな速度変化となることから、振動が抑制されるものである。
【００３５】
上述した第２、第３の実施形態では、加減速中及び加減速終了後所定設定時間まで、加速度値を読み出し、読み出した加速度値に基づいて基準値を超えていないか判断し、振動が発生していないか判別するようにしたが、この加速度値を読み出し振動発生していないかの判別する期間を、加減速開始から所定設定時間の間だけ行うようにしてもよい。この場合は、図２、図３において、ステップｂ１５，ステップｃ１５の処理をフラグＦを「１」にセットするとともにカウンタＣを「１」インクリメントする処理に代え、ステップｂ１６，ステップｃ１６の処理をフラグＦを「０」にセットするとともにカウンタＣを「０」にセットする処理に代えればよい。
【００３６】
即ち、加減速開始時には、加減速処理の入力と出力は一致しないから、ステップｂ６，ｃ６からステップｂ１５、ｃ１５に移行し、フラグＦが「１」にセットされるとともに、カウンタＣを「１」インクリメントする処理が実施され、その後は、加速度値が読み出され、評価判断がなされる。そして、カウンタＣの値が設定値Ｃ０以上となると、ステップｂ１６、ｃ１６で、フラグＦが「０」、カウンタＣも「０」にセットされ、加速度値の読み出し及び評価判断は実行されない。そして、減速が開始され、加減速処理の入力と出力は一致しなくなると、再びステップｂ１５、ｃ１５で、フラグＦが「１」、及びカウンタＣのカウントアップが実施されることになり、前述した加速度値の読み出し及び評価判断が実行されることになる。
【００３７】
なお、加減速開始時から、カウンタＣをカウントアップして、加減速値を読み出し振動等発生等を判断する区間をこのカウンタ値が所定値Ｃ０以上に達したかによって判断する場合、図４に示す加減速時定数を変更し、長くした場合、加減速時間が長くなることから、これに連動して設定値Ｃ０をも長くするようにする。
【００３８】
また、加減速時に限らず、常に加速度値を読み出し、振動が発生していないか判断するようにしてもよい。この場合は、図３に示す処理フローチャートにおいてステップｂ６〜ｂ９及びステップｂ１５，ｂ１６は必要がなく、ステップｂ５からステップｂ１０に移行するようにすればよい。また、図４に示す処理フローチャートにおいてステップｃ６〜ｃ９及びステップｃ１５，ｃ１６は必要がなく、ステップｃ５からステップｃ１０に移行するようにすればよい。
【００３９】
図５は、本発明の第４の実施形態における各軸制御回路３０〜３２のプロセッサが位置、速度制御処理周期毎に実施する処理のフローチャートである。
この第４の実施形態は、各軸制御回路３０〜３２のプロセッサが、自己のサーボモータが駆動する被駆動体に振動が発生していないかを判断し、振動が発生していると判断されたときには、移動指令の分配等を行う数値制御部（ＣＰＵ１１）にオーバライドの変更、または加減速時定数の変更指令を出力するようにしたものである。
【００４０】
各軸制御回路３０〜３２のプロセッサは、移動指令の分配処理等の数値制御処理を行うＣＰＵ１１からの移動指令値Ｐｃを読み取り、かつ位置・速度検出器７０〜７２からの位置フィードバック値Ｐｆを読み込み、位置ループ処理（位置フィードバック処理）して速度指令Ｖｃを求める（ステップｄ１，ｄ２，ｄ３）。また、位置・速度検出器７０〜７２からの速度フィードバック値Ｖｆを読み込み、該速度フィードバック値Ｖｆと求められた速度指令Ｖｃとにより、速度ループ処理（速度フィードバック処理）して電流指令を求め、電流ループ処理へ出力する（ステップｄ４，ｄ５，ｄ６）。なお、この電流指令を求めて電流ループ処理へ出力するまでの処理は、従来の軸制御回路による処理（位置、速度ループ処理）と同一である。また電流ループ処理も従来と同一である。
【００４１】
次に、加速度検出手段８０〜８２の出力である加速度検出値αｆを読み出し、また、ステップｄ４で求めた速度フィードバック値Ｖｆから、レジスタＲ（Ｖｆ）に記憶する前周期で求めた速度フィードバックを減じて、この位置・速度処理周期ΔＴで除して推定加速度αを求める（ステップｄ８）。レジスタＲ（Ｖｆ）に、今周期で検出した速度Ｖｆを記憶する（ステップｄ９）。そして、速度フィードバックから求めた推定加速度αと加速度検出手段で検出した加速度検出値αｆとの差の絶対値が所定設定量Δα以上か判断する（ステップｄ１０）。
【００４２】
速度フィードバックより求めた推定加速度αと加速度検出手段で求めた実際の加速度αｆとの差が設定所定量Δαより大きいということは、被駆動体に振動が発生して、この振動分の影響が大きくなって、推定加速度αと実差異の加速度αｆの差が大きくなっていることを意味するものであり、このときは、オーバライド値の変更（オーバライド値を所定量低下させる）、または加減速処理における加減速時定数の変更（加減速時定数を所定量長くする）を、数値制御部（ＣＰＵ１１）に指令する（ステップｄ１１）。以下、各軸の軸制御回路３０〜３２のプロセッサは上述したステップｄ１〜ｄ１１の処理を位置、速度制御処理周期毎実行する。
【００４３】
移動指令の分配処理等の数値制御処理を行うＣＰＵ１１は、各軸制御回路３０〜３２から、オーバライド値変更指令または加減速時定数変更指令を受けて、第２、第３の実施形態で述べたように、オーバライド値を低下させて指令速度低下させて移動指令の分配処理を行う。または、加減速処理の加減速時定数を大きくして加減速時の速度変化率を小さくする。これによって、速度変化が少なくなることから、被駆動体の振動は抑制されるものとなる。
【００４４】
なお、上述した第４の実施形態では、推定加速度値αを速度フィードバックＶｆに基づいて求めたが、位置フィードバックＰｆに基づいて求めてもよいものである。この場合を第５の実施形態として図６に示す。図５に示したステップｄ１〜ｄ７までの処理を行い、当該周期の位置フィードバック量Ｐｆを位置、速度処理周期ΔＴで除して、当該周期における速度Ｖを推定し（ステップｅ１）、該推定速度Ｖから、前周期において求めレジスタＲ（Ｖ）に記憶する前周期の推定速度を減じ、その差を位置、速度処理周期ΔＴで除して推定加速度αを求める（ステップｅ２）。次にレジスタＲ（Ｖ）に当該周期のステップｅ１で求めた推定速度Ｖを記憶し、図５のステップｄ１０に戻る。
【００４５】
以下、位置、速度制御処理周期毎に図５のステップｄ１〜ｄ７、図６のステップｅ１〜ｅ３、図５のステップｄ１０，ｄ１１の処理を繰り返し実行するものである。
【００４６】
なお、第４、第５の実施形態では、速度フィードバックＶｆ、位置のフィードバックＰｆより推定加速度αを求めたが、速度指令Ｖｃの今周期と前周期の差より推定加速度αを求めるようにしても、さらには、位置フィードバックＰｆの代わりに位置指令Ｐｃを用いて推定加速度αを求めてもよいものである。
【００４７】
また、上述した各実施形態の各制御装置は、被駆動体６０〜６２（またはサーボモータ５０〜５２）の位置、速度を制御する例を説明したが、位置制御のみ行うもの、速度制御のみ行うものにも本発明は適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】図１は本発明の一実施形態の制御装置の要部ブロック図である。
【図２】同実施形態の数値制御処理を行うプロセッサが実施する第１の実施形態のフローチャートである。
【図３】同実施形態の数値制御処理を行うプロセッサが実施する第２の実施形態のフローチャートである。
【図４】同実施形態の数値制御処理を行うプロセッサが実施する第３の実施形態のフローチャートである。
【図５】同実施形態の各軸制御回路のプロセッサが実施する第４の実施形態のフローチャートである。
【図６】同実施形態の各軸制御回路のプロセッサが実施する第５の実施形態の要部フローチャートである。
【符号の説明】
【００４９】
１０ 制御装置（数値制御装置）
５０，５１，５２ サーボモータ
６０，６１，６２ 被駆動体
７０，７１，７２ 位置・速度検出器
８０，８１，８２ 加速度検出手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被駆動体の位置または／及び速度を検出する検出手段を有し、被駆動体の位置または／及び速度を制御する加工機械の制御装置において、被駆動体の加速度を検出する加速度検出手段と、前記被駆動体の位置決め指令完了後に、前記加速度検出手段で検出される加速度検出値により前記被駆動体の停止を判断する停止判断処理部とを備え、該停止判断処理部で停止と判断した後に、次の指令の動作処理を行うことを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記被駆動体の位置決め指令を早送り指令による位置決め指令とし、前記停止判断処理部は、早送り指令完了後のみ前記加速度検出手段で検出される加速度検出値により前記被駆動体の停止を判断するようにした請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記停止判断処理部は、前記加速度検出値の絶対値が予め定めた値以下になることをもって停止と判断することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記次の指令の動作処理は切削加工のための動作であることを特徴とする請求項１乃至３の内いずれか１項に記載の制御装置。
【請求項５】
前記次の指令の動作処理は切削工具を交換するための動作であることを特徴とする請求項１乃至３の内いずれか１項に記載の制御装置。
【請求項６】
被駆動体の位置または／及び速度を検出する検出手段を有し、被駆動体の位置または／及び速度を制御する加工機械の制御装置において、前記被駆動体の加速度を検出する加速度検出手段と、前記加速度検出手段で検出される加速度検出値が予め定めたスレショルド値以上になった場合に、被駆動体の速度指令の変化率を下げる変更手段とを備えることを特徴とする制御装置。
【請求項７】
被駆動体の位置または／及び速度を検出する検出手段を有し、被駆動体の位置または／及び速度を制御する加工機械の制御装置において、前記被駆動体の加速度を検出する加速度検出手段と、加減速中及び加減速終了後予め設定された時間、前記被駆動体の振動状況を評価するために所定の演算を行う評価処理部と、前記評価処理部が算出する評価値に基づいて被駆動体の速度指令の変化率を下げる変更手段とを備えることを特徴とする制御装置。
【請求項８】
被駆動体の位置または／及び速度を検出する検出手段を有し、被駆動体の位置または／及び速度を制御する加工機械の制御装置において、前記被駆動体の加速度を検出する加速度検出手段と、加減速中及び加減速終了後予め設定された時間内において、前記加速度検出手段で検出される加速度検出値が予め定めたスレショルド値以上になった場合に、被駆動体の速度指令の変化率を下げる変更手段とを備えることを特徴とする制御装置。
【請求項９】
前記加減速中及び加減速終了後予め設定された時間の代わりに、加減速開始からの予め設定された所定時間とした請求項７または請求項８に記載の制御装置。
【請求項１０】
前記変更手段は、前記被駆動体の速度指令の変化率を下げる代わりに、前記被駆動体に対する速度指令を下げる請求項６乃至９の内いずれか１項に記載の制御装置。
【請求項１１】
前記変更手段は、前記加減速の時定数を変更したとき、前記加減速開始からの設定された所定時間をも時定数の増加に合わせて増加させる請求項９に記載の制御装置。
【請求項１２】
被駆動体の位置または／及び速度を検出する検出手段を有し、被駆動体の位置または／及び速度を制御する加工機械の制御装置において、前記被駆動体の加速度を検出する加速度検出手段と、前記被駆動体の位置または速度を検出する手段からの検出値に基づいて加速度推定値を求める加速度推定手段とを備え、該加速度推定手段で推定された加速度値と前記加速度検出手段から得られた加速度検出値とを比較し、その差分の絶対値が予め定められたスレショルド値以上の場合に、被駆動体の速度指令または速度指令の変化率を下げることを特徴とした制御装置。
【請求項１３】
前記加速度推定手段は、前記被駆動体の位置または速度を検出する手段からの検出値に代えて、速度指令値に基づいて加速度推定値を求める請求項１２に記載の制御装置。
【請求項１】
被駆動体の位置または／及び速度を検出する検出手段を有し、被駆動体の位置または／及び速度を制御する加工機械の制御装置において、被駆動体の加速度を検出する加速度検出手段と、前記被駆動体の位置決め指令完了後に、前記加速度検出手段で検出される加速度検出値により前記被駆動体の停止を判断する停止判断処理部とを備え、該停止判断処理部で停止と判断した後に、次の指令の動作処理を行うことを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記被駆動体の位置決め指令を早送り指令による位置決め指令とし、前記停止判断処理部は、早送り指令完了後のみ前記加速度検出手段で検出される加速度検出値により前記被駆動体の停止を判断するようにした請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記停止判断処理部は、前記加速度検出値の絶対値が予め定めた値以下になることをもって停止と判断することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記次の指令の動作処理は切削加工のための動作であることを特徴とする請求項１乃至３の内いずれか１項に記載の制御装置。
【請求項５】
前記次の指令の動作処理は切削工具を交換するための動作であることを特徴とする請求項１乃至３の内いずれか１項に記載の制御装置。
【請求項６】
被駆動体の位置または／及び速度を検出する検出手段を有し、被駆動体の位置または／及び速度を制御する加工機械の制御装置において、前記被駆動体の加速度を検出する加速度検出手段と、前記加速度検出手段で検出される加速度検出値が予め定めたスレショルド値以上になった場合に、被駆動体の速度指令の変化率を下げる変更手段とを備えることを特徴とする制御装置。
【請求項７】
被駆動体の位置または／及び速度を検出する検出手段を有し、被駆動体の位置または／及び速度を制御する加工機械の制御装置において、前記被駆動体の加速度を検出する加速度検出手段と、加減速中及び加減速終了後予め設定された時間、前記被駆動体の振動状況を評価するために所定の演算を行う評価処理部と、前記評価処理部が算出する評価値に基づいて被駆動体の速度指令の変化率を下げる変更手段とを備えることを特徴とする制御装置。
【請求項８】
被駆動体の位置または／及び速度を検出する検出手段を有し、被駆動体の位置または／及び速度を制御する加工機械の制御装置において、前記被駆動体の加速度を検出する加速度検出手段と、加減速中及び加減速終了後予め設定された時間内において、前記加速度検出手段で検出される加速度検出値が予め定めたスレショルド値以上になった場合に、被駆動体の速度指令の変化率を下げる変更手段とを備えることを特徴とする制御装置。
【請求項９】
前記加減速中及び加減速終了後予め設定された時間の代わりに、加減速開始からの予め設定された所定時間とした請求項７または請求項８に記載の制御装置。
【請求項１０】
前記変更手段は、前記被駆動体の速度指令の変化率を下げる代わりに、前記被駆動体に対する速度指令を下げる請求項６乃至９の内いずれか１項に記載の制御装置。
【請求項１１】
前記変更手段は、前記加減速の時定数を変更したとき、前記加減速開始からの設定された所定時間をも時定数の増加に合わせて増加させる請求項９に記載の制御装置。
【請求項１２】
被駆動体の位置または／及び速度を検出する検出手段を有し、被駆動体の位置または／及び速度を制御する加工機械の制御装置において、前記被駆動体の加速度を検出する加速度検出手段と、前記被駆動体の位置または速度を検出する手段からの検出値に基づいて加速度推定値を求める加速度推定手段とを備え、該加速度推定手段で推定された加速度値と前記加速度検出手段から得られた加速度検出値とを比較し、その差分の絶対値が予め定められたスレショルド値以上の場合に、被駆動体の速度指令または速度指令の変化率を下げることを特徴とした制御装置。
【請求項１３】
前記加速度推定手段は、前記被駆動体の位置または速度を検出する手段からの検出値に代えて、速度指令値に基づいて加速度推定値を求める請求項１２に記載の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−１５５３５１（Ｐ２００６−１５５３５１Ａ）
【公開日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３４６８７９（Ｐ２００４−３４６８７９）
【出願日】平成１６年１１月３０日（２００４．１１．３０）
【出願人】（３９０００８２３５）ファナック株式会社 (1,110)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月３０日（２００４．１１．３０）
【出願人】（３９０００８２３５）ファナック株式会社 (1,110)
【Ｆターム（参考）】
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